Por qué se forman las nubes cerca de los agujeros negros

Áreas multicolores sobre fondo negro y un anillo oscuro difuso con una luz brillante que brilla desde su centro.

El concepto de este artista representa un cuásar, un tipo de núcleo galáctico activo, rodeado por una forma de rosquilla polvorienta (toroide) y grupos llamados 'nubes'. Estas nubes comienzan pequeñas, pero pueden expandirse a más de 1parsec(3.3años luz) amplio. En este diagrama, las nubes están al menos a 1 parsec del toro. Imagen a través de Nima Abkenar /NASA.


A través de la NASA

Una vez que dejas los majestuosos cielos de la Tierra, la palabranubeya no significa una estructura blanca de aspecto esponjoso que produce lluvia. En cambio, las nubes en el gran universo son áreas grumosas de mayor densidad que su entorno.


Los telescopios espaciales han observado estas nubes cósmicas en las proximidades de supermasivasagujeros negros, esos misteriosos objetos densos de los que no puede escapar la luz, con masas equivalentes a más de 100.000 soles. Hay un agujero negro supermasivo en el centro de casi todas las galaxias, y se llamanúcleo galáctico activo(AGN) si está absorbiendo una gran cantidad de gas y polvo de sus alrededores. El tipo más brillante de AGN se llamaquásar. Si bien el agujero negro en sí no se puede ver, su vecindad brilla extremadamente brillante a medida que la materia se desgarra cerca de su horizonte de eventos, su punto de no retorno.

Pero los agujeros negros no son realmente como aspiradoras; no se limitan a absorber todo lo que se acerca demasiado. Mientras que parte del material alrededor de un agujero negro caerá directamente dentro, y nunca se volverá a ver, parte del gas cercano se lanzará hacia afuera, creando una capa que se expande durante miles de años. Eso es porque el área cerca delhorizonte de eventos- el umbral alrededor de un agujero negro donde la velocidad de escape supera la velocidad de la luz - es extremadamente enérgico; la radiación de alta energía de las partículas que se mueven rápidamente alrededor del agujero negro puede expulsar una cantidad significativa de gas a la inmensidad del espacio.

Los científicos esperarían que esta salida de gas fuera suave. En cambio, es grumoso, extendiéndose mucho más allá de 1parsec(3.3años luz) del agujero negro. Cada nube comienza siendo pequeña, pero puede expandirse a más de 1 pársec de ancho, e incluso podría cubrir la distancia entre la Tierra y la estrella más cercana más allá del sol.Proxima Centauri.

AstrofísicoDaniel Progaen la Universidad de Nevada, Las Vegas, compara estos grupos con grupos de automóviles que esperan en una rampa de acceso a la autopista con semáforos diseñados para regular la afluencia de tráfico nuevo. Él dijo:




De vez en cuando tienes un montón de coches.

¿Qué explica estos grupos en el espacio profundo? Proga y sus colegas tienen un nuevo modelo de computadora que presenta una posible solución a este misterio,publicado21 de abril de 2020, en elrevisado por pares Cartas de revistas astrofísicas. La ciencia sugiere que el calor extremadamente intenso cerca del agujero negro supermasivo puede permitir que el gas fluya hacia afuera muy rápido, pero de una manera que también puede conducir a la formación de grumos. Si el gas se acelera demasiado rápido, no se enfriará lo suficiente como para formar grumos. El modelo de computadora toma en cuenta estos factores y propone un mecanismo para hacer que el gas viaje lejos, pero también se aglomere. Progadijo:

Cerca del borde exterior del caparazón hay una perturbación que hace que la densidad del gas sea un poco más baja de lo que solía ser. Eso hace que este gas se caliente de manera muy eficiente. El gas frío que está más lejos está siendo extraído por eso.

Este fenómeno es algo así como la flotabilidad que hace que floten los globos aerostáticos. El aire caliente dentro del globo es más ligero que el aire más frío del exterior, y esta diferencia de densidad hace que el globo se eleve.


Estudiante de doctorado de la Universidad de NevadaRandall Dannendirigió el estudio. Dannen dijo:

Este trabajo es importante porque los astrónomos siempre han necesitado colocar las nubes en una ubicación y velocidad determinadas para que se ajusten a las observaciones que vemos en AGN. A menudo no les preocupaban los detalles de cómo se formaban las nubes en primer lugar, y nuestro trabajo ofrece una posible explicación de la formación de estas nubes.

Este modelo mira solo la capa de gas, no el disco de material que gira alrededor del agujero negro que lo alimenta. El siguiente paso de los investigadores es examinar si el flujo de gas se origina en el propio disco. También están interesados ​​en abordar el misterio de por qué algunas nubes se mueven extremadamente rápido, del orden de 20 millones de millas por hora (10,000 kilómetros por segundo).

En pocas palabras: un nuevo estudio analiza cómo se forman las nubes cósmicas cerca de los agujeros negros.


Fuente: Flujos de salida de AGN Clumpy debido a la inestabilidad térmica